歐洲的微電網(wǎng)系統(tǒng)

 近年來(lái)，微電網(wǎng)以其清潔性，能量的多元性，穩(wěn)定性受到歐盟的普遍重視。作為世界上投資力度大，參與國(guó)家多，涉及范圍廣的政府科技計(jì)劃之一的歐盟第五研究框架 (1998-2002)和第六研究框架(2002-2006)，資助了微電網(wǎng)關(guān)于分布式能源建模和分析，微電網(wǎng)并網(wǎng)及獨(dú)立運(yùn)行的控制策略和算法，多個(gè)微電網(wǎng)并列運(yùn)行等研究。

2005年，歐洲提出“Smart Power Networks”概念。

歐盟第五框架計(jì)劃(5th framework program，1998-2002)，專門(mén)撥款450萬(wàn)歐元，由希臘雅典國(guó)立大學(xué)(NTUA)領(lǐng)導(dǎo)，來(lái)自歐盟12個(gè)國(guó)家的組織和團(tuán)體參加，成員包括希臘、法國(guó)、葡萄牙的電力公司和EmForce、SMA、GERMANOS、URENCO等著名公司，以及Labie、INESC Porto、theuniversity Mancherster、ISET Kassel與Ecole de mines等大學(xué)和團(tuán)體，并在雅典、曼徹斯特、ISET等地建立了微電網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

該研究項(xiàng)目的重心是如何將各種分散的小電源連接成一個(gè)微電網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)與配電網(wǎng)的連接。該項(xiàng)目已完成并取得可一些頗具啟發(fā)意義的研究成果，如可用于逆變器控制的低壓非對(duì)稱微電網(wǎng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真工具、孤島和互連的運(yùn)行理念、基于代理的控制策略、本地黑啟動(dòng)策略、接地和保護(hù)的方案、可靠性的定量分析、實(shí)驗(yàn)室微電網(wǎng)平臺(tái)的理論驗(yàn)證等。網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)的影響等內(nèi)容。

歐盟第六框架計(jì)劃(6th framework program，2002-2006年)資助850萬(wàn)歐元，繼續(xù)由希臘雅典國(guó)立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，同Sinmens、ABB、SMA、ZIV、I-POWER、 Anco、GERMANOS及EmForce等公司合作，重點(diǎn)研究多個(gè)微電網(wǎng)連接到配電網(wǎng)的控制策略、協(xié)調(diào)管理方案、系統(tǒng)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)調(diào)度措施，以及微電網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)的影響等內(nèi)容。

歐盟采用的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖所示。

該結(jié)構(gòu)也是通過(guò)電力電子裝置接入分布式電源，考慮了分布式電源 “即插即用”的要求。

歐盟對(duì)微電網(wǎng)的進(jìn)行研究的指導(dǎo)思想是“能源，環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”希望將盡可能多的小型分布式電源集成到配電網(wǎng)絡(luò)中，提高一次能源的利用率，減少?gòu)U氣排放。歐盟的微電網(wǎng)允許向主網(wǎng)輸出電力，這點(diǎn)跟CERTS微電網(wǎng)相比有所不同。

歐盟所建立的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及示范項(xiàng)目相對(duì)于其他對(duì)微電網(wǎng)研究較早的美國(guó)、日本來(lái)說(shuō)，數(shù)量較多。歐盟相繼在雅典、德國(guó)、法國(guó)等國(guó)家建立的微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室，針對(duì)微電網(wǎng)不同方面的技術(shù)進(jìn)行研究和驗(yàn)證。這些研究涉及到微電網(wǎng)的運(yùn)行、控制、保護(hù)、通訊、多微電網(wǎng)協(xié)同、經(jīng)濟(jì)性評(píng)估等方面。如雅典國(guó)立大學(xué)建立的NTUA微電網(wǎng)，其主要是為了研究微電網(wǎng)中的控制策略，微電網(wǎng)運(yùn)行模式切換及對(duì)微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性的評(píng)估，同時(shí)驗(yàn)證微電網(wǎng)的上層調(diào)度管理策略。NTUA微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室，如圖1所示，是單項(xiàng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有一定的局限性。

圖1 NTUA微電網(wǎng)系統(tǒng)的主開(kāi)關(guān)柜

德國(guó)卡塞爾大學(xué)的太陽(yáng)能技術(shù)研究所Demotec微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括幾個(gè)小型微電網(wǎng)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)微電網(wǎng)的重構(gòu)和優(yōu)化，如圖2所示。DeMotec微電網(wǎng)主要用來(lái)示范聯(lián)網(wǎng)和孤島模式無(wú)縫切換，不同負(fù)荷突和分布式電源輸出波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性影響等。

圖2 Demotec微電網(wǎng)設(shè)備布局

西班牙巴斯克地區(qū)的畢爾巴鄂市的Labein微電網(wǎng)則側(cè)重多微電網(wǎng)下的控制策略與通訊協(xié)議的研究，聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的集中與分散控制策略及電力市場(chǎng)中的能量交易。

圖3 Labein微電網(wǎng)

意大利米蘭市的CESI微電網(wǎng)側(cè)重不同類(lèi)型發(fā)電設(shè)備與儲(chǔ)能裝置，可組成不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。同時(shí)多種通訊方式的采用，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)上層控制，并進(jìn)行微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)控制，電能質(zhì)量的分析等研究。

圖4 意大利米蘭市CESI微電網(wǎng)

與此同時(shí)，歐盟還在多個(gè)國(guó)家建立了微電網(wǎng)示范工程。如希臘愛(ài)琴海基克拉迪群島建立的Kythnos微電網(wǎng)示范工程，其為12戶居民提供供電。Kythnos 微電網(wǎng)包含兩個(gè)子系統(tǒng)，三相系統(tǒng)和單相系統(tǒng)，分別為本地負(fù)荷和通訊設(shè)施供電。該微電網(wǎng)目前僅有孤島這一運(yùn)行模式，主要為提高系統(tǒng)供電可靠性，上層調(diào)度管理，智能負(fù)荷管理等方面的研究。荷蘭的Continuon民用的微電網(wǎng)示范工程有200多住戶，系統(tǒng)采用光伏發(fā)電方式，Continuon微電網(wǎng)主要研究孤島模式下電能質(zhì)量的改善及含有儲(chǔ)能系統(tǒng)的微電網(wǎng)孤島運(yùn)行性能測(cè)試。德國(guó)的曼海姆市的MVV微電網(wǎng)是一個(gè)多個(gè)微電網(wǎng)的長(zhǎng)期試點(diǎn)，目標(biāo)是進(jìn)行用戶側(cè)負(fù)荷管理。2006年夏天兩個(gè)月時(shí)間內(nèi)，20多戶家庭加入了“與陽(yáng)光共浴”活動(dòng)，通過(guò)獲取光伏發(fā)電信息來(lái)調(diào)整負(fù)荷試驗(yàn)。值得一提的是丹麥Bornholm微電網(wǎng)是歐盟的一個(gè)中壓微電網(wǎng)示范平臺(tái)為波羅的海中的一個(gè)小島嶼內(nèi)的28000戶居民提供電力供應(yīng)，主要研究微電網(wǎng)的黑啟動(dòng)和并網(wǎng)。